【摘 要】
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本文以微生物(肺炎克雷伯氏菌)进行甘油歧化方式生产1,3-丙二醇(1,3-PD)的间歇发酵过程作为背景展开研究,根据发酵过程中微生物增长多阶段的特性,基于两种微生物间歇发酵的数
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本文以微生物(肺炎克雷伯氏菌)进行甘油歧化方式生产1,3-丙二醇(1,3-PD)的间歇发酵过程作为背景展开研究,根据发酵过程中微生物增长多阶段的特性,基于两种微生物间歇发酵的数学模型,着重研究了如何使产物1,3-PD产率最大的最优控制问题.通过编程计算得到的结果与实际实验数据做对比.可以更准确地对已知的数学模型、优化算法进行评估和改进,同时也为1,3-丙二醇的工业化生产提供了理论参考.因此该项研究具有一定的理论意义和实际价值.本文的主要内容和研究成果概括如下：1.基于甘油间歇发酵产生1,3-PD的动力学模型,主要考虑如何控制微生物以及甘油的初始浓度,使得最终得到的1,3-PD产率最高.对该最优控制问题,通过时间变换技巧和局部光滑化将其转化为一系列逼近问题,并且证明了两者的等价性.2.传统的基于梯度的优化算法方法在求解该类最优控制问题时,需要求解状态和协态方程组,所得到的解也仅仅是一个局部最优解.本文采用了梯度法与粒子群算法相结合的方式去求解,而且得到的是全局意义下的最优解.3.对另一个两阶段的间歇发酵模型.根据该模型自身的特点.采用Nelder-Mead单纯形搜索法求解最优控制问题,并计算得到了1,3-丙二醇随时间的浓度变化情况.
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